본문 바로가기

암흑물질 후보 윔프(WIMP) 신호 없음 ‘확인’

기계학습 접목 인공지능으로 잡신호 골라낸다

[산업일보]
우주의 26.8%를 차지하는 암흑물질(Dark matter)은 아직까지 그 존재가 명확히 밝혀지지 않았다. 과학자들은 여러 관측 결과를 토대로 중력과 약력으로 상호작용하고, 질량이 무거우며, 우리 눈에는 보이지 않는 미지의 입자가 있을 것으로 이론적으로 예측할 뿐이다. 약하게 상호작용하는 무거운 입자라는 뜻의 윔프(WIMP)는 그 특징이 암흑물질의 조건에 부합해 유력 후보로 꼽힌다. 지금까지 윔프의 흔적을 발견한 건 이탈리아의 다마(DAMA) 실험이 유일하다. 1998년부터 계절에 따라 변하는 신호를 검출기로 포착하기 시작했고, 다마 팀은 이 신호를 암흑물질의 흔적이라고 보고했다. 문제는 현재까지 다마 팀을 제외한 세계 어느 팀도 실험을 재현하지 못했다는 것이다. 다마 팀이 포착한 신호가 정말 윔프의 흔적이 맞는지에 대한 논란이 이어졌다.

암흑물질 후보 윔프(WIMP) 신호 없음 ‘확인’
코사인 검출기의 모식도/결정 상태를 살피고 있는 IBS 지하실험 연구단 연구진/양양 지하실험실(Y2L)의 모습

암흑물질 둘러싼 오랜 논란을 검증을 통해 종식시킬 것으로 보인다.

기초과학연구원(IBS) 지하실험 연구단이 이끄는 코사인-100 공동연구협력단이 암흑물질을 둘러싼 오랜 논란을 검증할 수 있는 길을 열었다.

연구진은 이번에 암흑물질 검출 실험설비를 독자적으로 개발해, 암흑물질의 유력한 후보로 알려져 왔던 윔프(WIMP) 입자가 남긴 유일한 흔적을 반박할 데이터를 확보하는데 성공했다.

우주의 26.8%를 차지할 것으로 추정되는 암흑물질은 아직까지 그 존재가 규명되지 않았다.

암흑물질의 발견이 곧 노벨상 수상으로 여겨질 정도로 학계의 관심이 높지만, 지금까지 암흑물질의 흔적이 발견된 건 이탈리아 그랑사소 입자물리연구소의 다마(DAMA) 실험이 유일했다.

1998년 첫 실험 이후 다마 팀은 20년 동안 암흑물질 윔프의 신호를 포착했다고 주장하고 있다. 하지만 다른 연구팀에 의해 검증된 적이 없어 다마 팀이 관측한 신호가 정말 암흑물질인지에 대한 논란이 이어지고 있다.

IBS 지하실험 연구단은 강원도 양양에 위치한 지하 700m 깊이의 실험실에서 2016년부터 다마 팀의 실험을 검증하기 위한 코사인-100 실험을 시작했다.

그간 세계 유수의 연구팀들도 고순도 결정 제작기술과 높은 차폐 성능 구현이 어려워서 다마 실험의 완벽 재현에는 실패해 왔다. 연구진은 다마 팀과 동일한 결정을 이용하는 검출기를 독자 개발해 제작하는 데 성공했다.

다마 팀에 비해 안정적인 검출환경도 조성했다. 고체 차폐체에 액체 섬광체를 추가한 이중 차폐 설계를 도입해 외부의 잡신호를 줄이는 동시에 결정 내부에서 만들어진 방사능도 줄였다. 또 기계학습을 접목해 인공지능으로 잡신호를 골라낼 수 있는 기술도 추가했다.

이번 논문은 코사인-100 검출기가 초기 59.5일간 확보한 데이터를 분석한 결과를 토대로 쓰였다. 연구진의 코사인-100 실험 초기실험에서 확보한 데이터는 다마 팀이 발견한 신호가 암흑물질에 기인하지 않을 수 있다는 가능성을 제시했다.

이현수 부연구단장은 “암흑물질의 발견은 우리가 알고 있는 모든 물리지식에 영향을 줄 놀라운 사건”이라며 “다마 실험을 완벽히 재현할 검출기를 자체 개발해서, 독립적인 실험을 시작했다는 것 자체에 학계가 주목했다”고 말했다.

연구진은 향후 추가 데이터를 확보해 5년 내 다마 팀의 주장을 완벽히 검증 혹은 반박할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

한편, 과학기술정보통신부와 IBS는 이번 연구성과가 네이처(Nature, IF 42.351) 온라인 판 12월 6일 새벽 3시(한국시간) 게재됐다고 밝혔다.
김예리 기자 yrkim@kidd.co.kr

해외 글로벌 기업들의 동향을 신속 정확하게 보도하겠습니다.

이 기자의 다른기사 보기 >

0 / 1000

산소통 트위터 산소통 facebook

산업인과 소통하는 산업전문미디어

산업인과 소통하는
산업전문미디어

주소 : 08217 서울시 구로구 경인로 53길 15, 업무A동 7층 | TEL : 1588-0914 | 정기간행등록번호 서울 아 00317 | 등록일자 2007년 1월29일

발행인 · 편집인 : 김영환 | 사업자번호 : 113-81-39299 | 통신판매 : 서울 구로-1499

로고

로고

대통령표창

산업일보의 사전동의 없이 뉴스 및 컨텐츠를 무단 사용할 경우 저작권법과 관련 법적 제재를 받을 수 있습니다. COPYRIGHT© SINCE 1991 DAARA ALL RIGHT RESERVED

대통령표창

산업일보의 사전동의 없이 뉴스 및 컨텐츠를 무단 사용할 경우
저작권법과 관련 법적 제재를 받을 수 있습니다.

COPYRIGHT© SINCE 1991 DAARA ALL RIGHT RESERVED